A hidegpréselt alkatrészek felületén gyakran jelentkezik dörzsölésnyom, és a helyszínen gyakran hangzik el az igény: „A következő anyagból készült termékekhez a foszfátbevonatot vastagabbra kell csinálni.”
Van-e értelme ennek a megállapításnak? Igen. A nem elégséges bevonat valóban csökkentheti a karcolódásellenes képességet. Azonban ha minden dörzsölésnyomot pusztán a „vékony bevonatra” vezetünk vissza, akkor a változtatásokkal egyre inkább eltérhetünk a helyes iránytól.
A lényeg nem az, hogy az anyag gyártásakor mennyi bevonat kerül rá, hanem az, hogy az adott munkafolyamatnál, ahol könnyen keletkezhet dörzsölésnyom, még mennyi hatékony védelem marad a felületen.
I. Hogyan is jön létre a dörzsölésnyom?
A helyszínen emlegetett „dörzsölésnyom” magában foglalhatja a tapadási karcolódást, a kemény szemcsék okozta karcolásokat és más hasonló eseteket; nem lehet csak néhány barázda alapján megállapítani a kiváltó okot.
A tipikus tapadási karcolódás akkor következik be, amikor a védelmi réteg az anyag és a szerszám között helyileg megszűnik hatékonynak lenni, a fémek közvetlenül érintkeznek, nagy nyomás és relatív elmozdulás hatására összetapadnak, majd lerántják és leszakítják egymást, így keletkeznek a durva karcolódási nyomok.
Ezért először nem azt kell megvizsgálni, hogy „mekkora a bevonat vastagsága”, hanem azt, hogy miért vált ez a terület elsőként védtelenné? A hidegkovácsoláshoz használt kenőrétegnek egyszerre kell csökkentenie a súrlódást és meg kell tudnia tapadnia az anyagra, hogy elviselje a további alakváltozást. Hidegkovácsolási kenőrétegek vizsgálata
II. A foszfátbevonat és a kenőréteg nem ugyanaz
Jelen esetben a gyakori acélhuzal-foszfát–szappanosítás rendszerről beszélünk.
A foszfátbevonat átalakulási réteget képez, ami a további kenéshez biztosít tapadási alapot, és segít elválasztani az anyagot a szerszámtól; a szappanosítás során keletkező fém-szappan és a rajta lévő szappanréteg pedig közreműködik a súrlódás csökkentésében. Ezek a rétegek együttműködnek, nem elegendő csak az egyiket vizsgálni.
Az, hogy a foszfátbevonat vastagabb, nem jelenti automatikusan a szappanosítás elégségességét; és az sem, hogyha sok szappanréteg látható a felületen, hogy az alakváltozás során megmarad. Szakirodalmi kutatások rámutatnak arra is, hogy túl vastag szappanréteg felhalmozódhat a szerszámon, és ronthatja a méretpontosságot. Ezért a „még vastagabbra” javaslat nem jelent korlátlan fejlesztést. Foszfát–szappanosítás rendszerének vizsgálata
III. Ha a bevonat tömege megfelelő, miért jön mégis elő dörzsölésnyom?
Először tisztázni kell: a bevonat tömege az egységnyi felületre jutó bevonat tömegét jelenti, általában g/m²-ben adjuk meg; a bevonat vastagsága pedig geometriai vastagság, általában μm-ben szokás mérni. A két mutató összefügg egymással, de nem azonos jelentésű.
Egyetlen bevonat-tömeg-mutató nem tudja egyszerre megválaszolni az alábbi három kérdést:
Ezért a foszfátbevonat minőségének vizsgálatakor figyelembe kell venni a bevonat egyenletes fedését, kristályos szerkezetét és tapadását is, nem elég pusztán egy súlyértéket összehasonlítani. Hidegalakítású foszfátbevonatok értékelése
- Az egyenletes fedés: Az átlagos bevonat-tömeg nem jelenti azt, hogy minden ponton teljes a bevonat.
- A tapadás szilárdsága: Az, hogy van bevonat, nem garantálja, hogy az alakváltozás során nem fog leválni.
- A kenőréteg hatékonysága: Az, hogy a foszfátbevonat megfelelő, nem jelenti azt, hogy a szappanosítás állapota és a kenés is megfelelően működik.
IV. Ami leginkább elkerüli a figyelmet: a „vizsgálati állapot” és a „használati állapot” közötti különbség
Ha az acélhuzalt foszfátozás és szappanosítás után még húzni is kell, akkor a foszfátozás és szappanosítás utáni bevonat-tömeg nem feltétlenül tükrözi közvetlenül a felület állapotát, amikor az anyag a hidegpréselő gépbe kerül.
Ugyanígy, a többállomásos hidegpréselés sem egyetlen művelettel zajlik le. Az előző állomás már kitágítja a felületet és károsítja a bevonatot, a következő állomás pedig tovább préseli és csúsztatja az anyagot. Az, hogy az első állomáson nem jelentkezett dörzsölésnyom, nem jelenti azt, hogy a következőknél is elegendő védelem maradt.
Ezért előfordulhat, hogy ugyanaz a felületkezelés egy alkatrész esetében megfelelő, de ha ugyanezzel az anyaggal nagyobb felületkitágulást vagy hosszabb csúszási útvonalat igénylő alkatrészt készítünk, akkor már nem lesz elegendő. A többállomásos kenés hatékonyságának értékelésében külön tesztelik az első szakasz felületkitágulását és a következő szakasz karcolódásellenes tulajdonságait. Többállomásos hidegpréselés kenésének értékelése
V. A bevonat vastagítása valóban hasznos?
Hasznos, de csak abban az esetben, ha a probléma valóban a hiányzó hatékony rétegben keresendő. Nem szabad a „csak a vastagság számít” nézet ellen tiltakozva azt állítani, hogy a vastagság nem fontos.
A Nippon Steel egyik kísérlete kimutatta, hogy a vizsgált feltételek között a vastagabb maradványfoszfát-szappanréteg jobb tapadásvédelmet nyújt; ugyanakkor a súrlódási együttható nem csökkent észrevehetően a vastagság növekedésével, ráadásul a kontaktus hőmérséklete és az eszköz felületi érdessége is jelentősen befolyásolja a teljesítményt.
Ez azt mutatja, hogy „kevésbé hajlamos a letépődésre” és „alacsonyabb súrlódás” nem teljesen ugyanaz, és a vastagság sem az egyetlen tényező. Ezek a kísérleti eredmények nem fordíthatók át egy az egyben minden acélhuzalra vagy alkatrészre vonatkozó általános, egységnyi felületre jutó bevonattömeg-követelményekre. Nippon Steel hidegen szerszámozott alkatrészek technológiai jelentése, 4. fejezet
VI. Ha letépődések jelennek meg, mit kell ellenőriznie az anyagbeszállítónak?
Javasolt három konkrét ponton elvégezni a vizsgálatokat ahelyett, hogy először csak a foszfátálodás idejét növelnénk:
Ellenőrzési pont Mit kell tisztázni
A gépen használt huzal Tényleges üzemi körülmények között: rendellenes-e a foszfátréteg tömege, a szappanréteg állapota, illetve a fedés és tapadás
Minden munkaállomás mintái Megállapítani, hogy melyik lépésnél kezdődnek a letépődések, és milyen alakváltozásoknak volt kitéve az alkatrész addig
Normál és hibás termelési tételek Összehasonlítható feldolgozási körülmények között: milyen ismétlődő különbségek mutatkoznak a felületkezelés minőségében
Ha lokális fedettséghiányt észlelünk, először a fedést kell rendezni; ha a réteg könnyen leválik, akkor a előkezelés és a rétegalakulás minőségét kell ellenőrizni; ha a szappanréteg állapota eltér a normálistól, akkor az ezzel kapcsolatos folyamatokat kell beállítani. Csak akkor célszerű a rétegtömeg növelését kiemelt ellenőrzési irányként kezelni, ha a bizonyítékok a rétegmennyiség hiányára utalnak.
A tesztelés során nem elég pusztán azt figyelni, hogy „néhány darab szépen elkészült”. Összehasonlítható körülmények között rögzíteni kell a folyamatos gyártás során a letépődések időpontját, a hibás darabok arányát és a szerszám tapadását, hogy megbizonyosodjunk arról, hogy a javulás tartós.
Záró gondolatok
A hidegen szerszámozott alkatrészek letépődéseinek egyik lehetséges oka a foszfátfólia elégtelen vastagsága, de ez nem egy azonnali következtetés a letépődések megjelenésekor.
Anyagbeszállítóként nem csupán egy megfelelő rétegtömegtartományt kell szállítanunk, hanem egy olyan felületkezelést, amely összhangban van a vevő formázási követelményeivel és stabilan képes teljesíteni feladatát.
Ha a rétegmennyiséget kell növelni, akkor azt tegyük; ha pedig a fedést, a tapadást vagy a kenést kell megoldani, akkor azokat a problémákat kezeljük. A réteget nemcsak vastagon, hanem helyesen is kell kialakítani.